• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.344-344
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• 2011

진공인터럽터는 진공차단기에서 실제 사고전류차단시 발생하는 아크소호 및 차단을 담당하는 매우 중요한 부분이다. 일반적으로 교류차단기는 일시적으로 에너지가 공급되지 않는 전류 영점에서 아크소호 및 전류차단이 이루어진다. 일반적으로 아크가 발생하는 전극분리시점에서 아크가 소호되는 전류영점까지의 시간을 아크지속시간(arcing time)이라고 한다. 일단 진공 인터럽터 내부의 접점이 분리됨과 동시에 아크가 발생하게되면 이때 진공인터럽터는 아크지속시간동안 고온의 아크에 의한 접점손상을 최소화하기 위해 아크의 거동을 적절히 제어하여 아크에너지를 접점표면상에 골고루 분산시켜야 한다. 현재 진공인터럽터에 사용되는 아크제어 방식에는 크게 횡자계 방식과 축자계 방식이 있다. 본 논문에서는 횡자계 방식 중 spiral type 접점을 사용하여 25 kA의 전류차단시험을 진행하면서 아크전압을 취득하는 동시에 아크이미지를 촬영하여 아크지속시간동안의 아크의 거동을 분석하였는데 특히 본 실험에서는 전체 아크지속시간동안의 아크상태천이과정이 가장 잘 관찰되는 비교적 긴 아크지속시간을 설정하여 실험을 진행하였으며 이때 접점손상이 아크거동 및 차단성능에 미치는 영향을 중점적으로 다루었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.249-249
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• 2011

전력용 개폐장치인 진공차단기의 차단부가 송배전 시스템에 30 [kA] 정도의 커다란 사고전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 동작될 때 차단부 내부 전극 사이에 25,000 [K] 이상의 아크 플라즈마가 발생하게 된다. 두 전극 사이에 발생된 아크 플라즈마는 약 10 ms~20 ms 동안 지속되다가 교류전원의 전류영점 부근에서 회복된 절연성능으로 인하여 자연스럽게 소멸되지만, 대전류 구간동안 아크 플라즈마의 집중 현상 등에 의하여 전극의 심각한 손상 등이 발생되면 절연성능이 요구된 만큼 회복되지 못하여 사고전류를 차단하지 못하며 시스템에 연결된 기기들에게 심각한 손상을 입히고 정전사고를 일으킨다. 본 연구에서는 전자계-열유동 연성해석기법을 이용한 축자계 진공차단부에서 발생하는 아크 플라즈마의 3차원 수치해석을 통하여 전극의 심각한 손상을 입히는 아크플라즈마의 집중 현상에 관한 축자계의 영향을 고찰하고자 한다. 수치해석을 위한 아크 영역은 양극과 음극의 직경과 같은 직경의 원기둥으로 가정하였고, 전자계 해석으로부터 얻어진 로렌츠 힘과 줄열을 열유동 해석을 위한 Navier-Stokes 방정식의 파라미터로 입력하여 해석을 수행함으로써 전자계와 유체역학적인 영역을 동시에 연계한 순차적 일방향 연성해석 기법을 적용하였다. 컵형 축자계 진공차단부 내 아크영역에서의 로렌츠 힘의 특성과 온도분포에 대하여 수치해석을 수행하였고, 크기가 다른 두 로렌츠 힘에 의하여 양극표면으로 집중되는 온도분포의 크기를 비교함으로써 진공아크 플라즈마의 집중현상에 영향을 미치는 주요 요소를 규명할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1769-1771
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• 2002

정전형 펄스파워시스템에서 핵심은 투입 스위치라고 해도 과언이 아니다. 이러한 투입 스위치 중 진공 아크를 이용하는 스위치로는 로렌츠력을 이용 아크를 회전시켜 전극의 손상을 억제한 횡자계형과 전극의 축방향으로 자계를 발생시켜 아크가 확산되도록 함으로써 z-pinch에 의한 전극 손상을 감소시키는 종자계형으로 대별 할 수 있다. 본 논문에서는 고전압/대전류용 횡자계형과 종자계형 진공스위치의 동작특성을 파악하기위해 아크전압-전류 특성에 대해서 기술하였다. 횡자계형 전극과 종자계형 전극을 동크롬(75:25 [wt%])으로 제작하여 진공 챔버 내에서 실험을 통해 아크 전압과 전류를 측정하였으며, 이를 통해 아크 저항과 손실 전력을 구하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.300-300
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• 2014

해양환경 하에서 대형 강구조물의 경우 장기간 부식손상을 방지하기 위해 아크 용사코팅 기술이 오래전부터 유용하게 이용되어 왔다. 아크 용사코팅 기술은 타 용사코팅 기술에 비해 경제성과 생산성이 뛰어나 대형 강구조물에 적용되고 있다. 용사재료로는 Al, Zn 또는 그 합금들이 주로 사용되어 강재에 대해 희생양극 방식효과를 나타낸다. 그러나 아크용사에 의해 적층된 코팅 층은 용사공정 중 불가피하게 수많은 기공과 산화물이 포함되어 내식성 및 내구성에 악영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 알루미늄 합금의 용사코팅 층에 대하여 다양한 후처리를 통해 내식성과 더불어 내구성을 향상시키고자 하였다. 용사코팅은 알루미늄 합금 선재(1.6 ${\varnothing}$)를 사용하여 아크용사를 실시하였다. 용사 시 용사거리는 200 mm, 공기압력은 약 $7kg/cm^2$ 정도로 유지하면서 용사코팅을 실시하여 약 $200{\mu}m$ 두께로 코팅 층을 형성시켰다. 이후 용사코팅 층의 표면에 다양한 후처리재를 적용하였으며, 내구성을 평가하기 위하여 후처리 적용 전후 시험편에 대하여 캐비테이션 실험을 실시하였다. 캐비테이션 실험은 ASTM G32-92에 의거하여 주파수 20 kHz의 초음파 진동 장치(ultrasonic vibratory device)를 사용하였다. 그리고 시험편 표면과 발진 혼에 부착된 팁(tip)과의 거리는 1 mm로 일정하게 유지시킨 뒤, 캐비테이션 발생 시간을 변수로 하여 실험을 실시하였다. 손상된 용사코팅 층의 표면은 주사전자현미경과 광학현미경으로 관찰하였으며, 시험편 손상깊이는 3D 현미경으로 비교 분석하였다. 또한 캐비테이션 실험 전후의 무게를 측정하여 무게 감소량을 상호 비교하였다. 그리고 전기화학적 실험은 천연해수 속에서 자체 제작한 홀더(holder)를 이용하여 $0.33183cm^2$의 용사코팅 층만을 노출시켜 실시하였다. 그리고 기준전극은 은/염화은 전극을, 대극은 백금전극을 사용하였다. 분극실험을 통해 후처리 적용에 따른 용사코팅 층의 부식전위 및 부식전류밀도를 비교 평가하였다. 그 결과, 용사코팅 층에 의하여 강재에 대한 희생양극 방식전위가 확보되었으며, 후처리재가 적용된 용사코팅 층에서 내식성 및 캐비테이션 저항성이 향상되었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권5호
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• pp.700-706
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• 2012

이동식발전설비에서 시동장치의 핵심기술은 피니언기어 쉬프팅 장치와 초기 기동전압을 제한하는 것이며 기존의 제품에서는 기계적 주접점을 이용한 시동 제어장치를 사용하고 있다. 하지만 완전한 피니언기어 쉬프팅 후 시동전동기의 기동의 불확실성이나 대전류에 의한 주접점의 아크손상 등의 큰 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 기동의 불확실성 제거를 위한 피니언기어 쉬프팅 제어회로, 대전류에 의한 접점의 아크손상 방지를 위해 반도체 소자를 이용한 시동 제어시스템, 직권전동기의 소프트 스타팅을 위한 기동 안전장치 등을 새롭게 설계, 제작하여 안전성과 신뢰성을 얻고자 하였다. 또한, 피니언기어 제어회로와 전동기 전원회로를 분리하여 전기적 안전성을 확보하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.318-318
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• 2015

해양환경 하에서 SS400강의 부식 방지를 위하여 Al과 Al-Mg합금 선재를 이용한 아크용사코팅을 실시하였다. 그리고 다양한 전기화학적 실험으로 내식성을 평가하였으며, 실험 후에는 주사전자현미경(SEM)과 3D 현미경을 이용하여 손상된 표면의 형상 및 손상깊이를 상호 비교하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1794-1796
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• 2003

한국전기연구원(전기연)은 애자장치 및 절연물의 파워 아크시험을 수행하고 있으나, 실 사용상태를 모의할 수 있는 시험회로, 애자장치의 설치방법, 아크방전전류의 크기 및 평가방법 등이 미비한 상태에서 절연물의 연면에 적정한 아크에너지를 공급하지 못한 상태로 시험을 수행하고 있다. 국내 외 시험규격에서도 파워아크 발생 경로가 적절치 못하여 절연물과 금구류의 열적 전기적 손상 정도가 실 사용상태에 미치지 못하고 있다. 본 연구에서는 이의 개선을 위하여, 시험법에 대한 (1) 아크방전의 기술적 근거를 마련하고, (2) 성능검증 회로와 애장장치의 아크유기에 대한 기술적 근거, (3) 아크방전전류의 크기 및 평가방법 등을 고찰한다. 본 연구에서 검토한 성능검증방법은 교류 1kV 이상의 세라믹, 자기재 및 복합절연물의 파워 아크시험에 적용 가능하다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.319-319
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• 2015

본 연구에서는 강재의 부식 방지를 목적으로 기존의 도장 방식법에 비해 내식성 및 내구성을 향상시키기 위해 아크 용사코팅법을 적용하였다. 실험은 실제 환경을 고려하여 캐비테이션 환경 하에서 다양한 전기화학적 실험을 동시에 병행하여 캐비테이션-부식 복합손상 거동을 분석하고자 하였다.

• 국방과기술
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• 3호통권289호
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• pp.66-77
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• 2003

상압플라즈마(APPJ)1)는 반응성이 좋은 이온화된 기체로서 유해한 부산물을 생성해 내지 않고 병원균과 독성 물질의 중화가 가능하며, 저온에서 운용되기 때문에 전자.정밀장비에 손상을 주지 않는 제독무기체계로 활용이 가능한 혁신적인 신기술이다. 아크와 코로나 방전의 장점들만 재조합하여 저압상태에서 반응성이 매우 좋은 입자들을 고밀도로 생성할 수 있으므로 대기압 상태에서 일정한 비열의 플라즈마 방출이 가능한 것으로 판단되다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.141-141
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• 2016

방식 코팅 기술은 조선해양산업은 물론 에너지, 철강 및 비철 소재, 건설 산업 등 산업 전반에서 폭넓게 적용되고 있다. 또한 산업 고도화에 따라 점차 가혹해지는 소재의 적용 환경을 고려해보면 향후 지속적으로 산업 수요가 증대될 것으로 예상할 수 있는 기술이다. 특히 아크 열용사법을 이용한 방식 코팅 기술은 미국이나 일본과 같은 선진국에서는 해양플랜트, 석유 시추시설 등 대형 해양 구조물은 물론 다리, 항만시설과 같은 철재 또는 시멘트 구조물의 방식 기술로 널리 적용되어 일반화된 기술이다. 그러나 국내에서는 아직까지도 초기 비용 상승 및 미약한 관련 기술 등의 이유로 대부분 방식도료를 사용하고 있는 실정이다. 그리하여 단기 수명에 따른 재시공 시 많은 환경오염을 유발하는 방식도료를 대체할 수 있는 아크 열용사법을 이용한 방식코팅 기술에 대한 관심과 수요가 점차 증가되고 있다. 그 일환으로 본 연구에서는 해양 구조물 강재의 방식을 위해 니켈계 용사재료를 이용하여 아크 열용사 코팅을 실시한 후 다양한 전기화학적 실험을 통해 내식성을 평가하고자 하였다. 아크 열용사 코팅은 구조용 강재 SS400강에 대하여 니켈합금 선재(1.6 Ø)를 사용하여 실시하였다. 용사 시 용사거리는 200 mm, 공기압력은 약 $7kg/cm^2$ 정도로 유지하면서 용사코팅을 실시하여 약 $200-250{\mu}m$ 두께로 코팅 층을 형성시켰다. 그리고 전기화학적 실험은 천연해수 속에서 자체 제작한 홀더(holder)를 이용하여 $3.14cm^2$의 용사코팅 층만을 노출시켜 실시하였다. 그리고 기준전극은 은/염화은 전극을, 대극은 백금전극을 사용하였다. 전기화학적 실험을 통해 부동태 특성 및 용사코팅 층 표면의 양극 용해반응 특성을 분석하기 위한 양극분극 실험은 OCP로부터 +3.0 V까지 실시하였다. 또한 부식전위 및 부식전류밀도 분석을 위한 타펠분석은 OCP를 기준으로 -0.25에서 +0.25 V까지 분극시켜 실시하였다. 그리고 주사전자현미경과 3D 분석을 통해 부식손상 표면을 관찰하였다. 그 결과 니켈합금으로 용사코팅된 강재의 내식성이 상당히 향상되었다.